[科普中国]-机床主轴负载

机床主轴负载指的是作用在主轴上的负载，通常由主轴转速与进给速度匹配。

研究背景高速电主轴的变频控制特性主要受电压、电流、电阻、电感、互感等电磁参数的影响，而国内外学者针对高速电主轴动态性能的研究，主要集中在以下两个方面: 一是围绕电主轴系统的热特性、机械系统动力学特性以及其机电耦合特性等进行深入分析。其研究成果主要集中在热-力耦合作用下主轴系统速度、刚度、阻尼等参数变化对其频响特性的影响。1

研究重点电主轴的电阻、电感、互感等电磁参数除受绕组材料和结构的影响外，主轴热的影响更为显著。而主轴热除轴承摩擦热外，主要源于流经绕组的电流与绕组电阻、电感等相互作用所产生的电磁热。根据电磁控制理论，电主轴绕组电流的大小取决于主轴负载。但在实际切削加工过程中，主轴负载因受切削材料和加工工艺参数的影响，具有时变性和非线性特征，且电流的这种时变性和非线性又会引起输入电压和主轴输出转速的非线性变化。因此，如何通过监测电主轴输入端电压、电流的变化来预测主轴切削负载变化所引起的切削力与切削速度的变化，进而提出改善因应电磁参数变化的新的控制方法，成为研究的重点。

机床负载影响结论1、电磁转矩和转矩电流随切削负载的变化而变化，但电磁转矩和转矩电流的变化趋势并不呈线性关系。

2、转子磁链及励磁电流在负载变化时，并不是一个定值，呈一种非线性变化趋势。

3、主轴输出转速在负载变化时，并不能保持恒定，必将导致工件被加工表面质量的不一致。

4、主轴定子输入端的三相电压、电流经坐标变换后，转换到两相旋转坐标系下构建磁链子系统和转矩子系统时，因各电磁参数彼此耦合，励磁电流与转子磁链、转矩电流与电磁转矩并不成线性关系，但依据彼此之间的数学模型，通过励磁电流和转矩电流的变化趋势，可以判断主轴输出转速和转矩的稳定性。2

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学